TW201138200A - Magnetic-force type micro-pump applied in direct methanol fuel cell and its direct methanol fuel cell - Google Patents

Description

201138200 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於燃料電池裝置， 直接甲醇燃料電池裝置。 特別係關於一種具磁力式微幫浦的 【先前技術】 中華民國發明專利案公告號1232〇()5「積層整合式直接甲醇燃料電 . 池的製造方法及其積層整合式直接甲賴料電池」，乃減-種積層整 • 合式直接甲醇燃料電池的製造方法包括下列步驟：使用印刷電路板的 材料材質’製作成型出流道槽/溶液槽層；製作質傳電解質層；利用印 刷電路板的製程’製作控制電路層；將分別所製作出來的流道槽/溶液 槽層、質傳電解質層、以及控制電路層等各層，接合成積層整合式直 接甲醇燃料電池。 美國專利早期公報US2GG4/_2964A1「直接甲醇燃料電池系統 (Direct Methanol Fuel Cell System)」，乃揭露一種直接使用甲醇溶 _ 液的燃料電池系統’其設置燃料供應單元(Fuel s_y 用來輸 送曱醇溶液，且輸送的手段係利用幫浦。 本發明發明人有鑑於上述相關習知技藝對於小型化甚至於微型化 的直接甲醇燃料電池的實現’乃仍有未逮之處，因此發明人亟思改良， 而發明一種特別適用於小型化甚至於微型化直接甲醇燃料電池的磁力 式微幫浦，以及發明改良出一種具磁力式微幫浦的小型化甚至於微型 化直接甲醇燃料電池。

[SI 3 201138200 【發明内容】 本發明提供一種直接甲醇燃料電池與應用在該直接甲醇燃料電池 的磁力式微幫浦，讓小型化甚至於微型化的直接曱醇燃料電池乃更容 易實現。 為達成本發明上述目的，本發明提供一種應用於直接甲醇燃料電 池的磁力錢幫浦，包括：-馬祕祕轉盤；—絲係用於 固設該馬達；-第_板體係堆叠在該底板上，以聽設[磁性液體

流道，其中該磁性液體流道係用於密封一磁性液體；一第二板體係堆 疊在-防水馳上’錢係設置—_流道；該防水薄膜係央置於 该第-板體與料二板體之間；—第三碰係堆疊在鱗二板體上， 以及係用於收容該轉盤，以及係設置—人口與__出口，其中該入口的 -端與該出Π的-端係分別密封相通於該燃料流道的兩末端，以及一 甲醇溶液係自該人口流人而流經贿猶道然後由該出口流出；該轉 盤係設置至少-個以上的磁性树，其中該些磁性元件係用於磁吸附 -亥磁1±液體’ ffij使仔關賴迫顺部份_流道進碰迫到位於該 燃料流道内的該曱醇溶液。 再者’本發明提供-種包含如上述之磁力式微幫浦的直接甲醇燃 料電池。括.4磁力式微幫浦、一陽極流道板、一第一集電片'一 膜電極組、-第二集電片、—陰極流道板係自上而下堆疊一起。 為使貴審查委員對本發明之構造、特徵及其使用功效有更深一 層的<識與瞭解’⑵舉較佳之可行實施例並配合圖式詳細說明如下： 201138200 【實施方式】 第一圖顯示本發明直接甲醇燃料電池的立體圖，第二圖顯示本發明 直接甲醇燃料電池的分解圖，第三圖顯示本發明應用於直接甲醇燃料電 池的磁力式微幫浦的立體圖，以及第四圖顯示本發明應用於直接甲醇燃 料電池的磁力式微幫浦的分解圖。本發明直接甲醇燃料電池1〇主要利 用磁力式微幫浦20，來做為推動甲醇溶液流動的動力源，由於本發明 磁力式微幫浦20在結構特徵上的特點，使得直接甲醇燃料電池1〇能夠 得以更為輕易地實現小型化直接甲醇燃料電池，甚至於小型化直接甲醇 燃料電池。茲先詳細說明本發明的磁力式微幫浦2〇 ,磁力式微幫浦2〇 乃包括：馬達20卜底板202、第一板體203、防水薄膜204、第二板體 205、第三板體2〇6以及轉盤207，茲分別說明如下内文。 馬達201係用於帶動轉盤2〇7的轉動，馬達201的轉轴2〇la乃穿 貫於第一板體203、防水薄膜204、第二板體204與第三板體206，且 轉軸201a的末端係與轉盤2〇7固接。馬達2〇1乃可固設在底板2〇2上， 而馬達201例如可採用低功率直流馬達。 請配合參見第五A圖，第一板體203係堆疊在底板202上，以及設 置有磁性液體流道2〇3a，而磁性液體流道203a係用於密封磁性液體 2〇3b’密封磁性液體203b當受到轉盤207的磁性元件207a的磁吸力影 響時’而使得受到磁吸力影響的部分磁性液體203b乃朝向防水薄膜204 移動’而壓迫到防水薄膜204。第五B圖顯示第一板體203的具體實施 例結構圖’第一板體203係由三片片體2031、2032、2033堆疊密接而 成’其中位於最上層的片體2031與最下層的片體2033可採用為薄膜， ts] 5 201138200 例如為聚二甲基魏綠祕祕ysil_e，pDMs)薄膜，層的 片體2032乃係設置有磁性液體流道卿，磁性液體流道施例如可 &仃呈圓周祕空溝躺結構’而這條鏤空溝渠可用來容納磁性液體 職。片體觀可採用為厚度較厚的薄聪，例如厚度較厚的蘭薄膜， 或是其它材質。 請配合參見第六圖’第二板體2〇5係堆疊在防水薄膜2〇4上，以及 叹置有燃料流道205a。第二板體2〇5的燃料流道2〇5a力是面對於防水 • _ 204。燃料流道205a例如可採行呈半圓弧狀溝渠的結構，而這條 溝渠可用來流通甲醇溶液1醇溶液自祕流道·的末端獅流 入，而自末端205c流出。 防水薄膜204係夾置於第一板體2〇3與第二板體2〇5之間。由於防 水薄膜204緊密覆蓋住第二板體205的燃料流道2〇5a，因此位於燃料 流道205a的甲醇溶液不會外滲。防水薄膜2〇4可採用薄膜，例如pDMS _ 薄膜，或是其它勒性防水材質。 鲁請配合參見第七圖，第三板體2〇6係堆疊在第二板體2〇5上，以及 係用於收容轉盤207。再者，第三板體206可進一步設置入口 2〇6a與 出口 206b，而入口 206a的一末端可連接於燃料槽30(請參見第八圖）， 其另一末端則密接於燃料流道205a的末端205b。出口 206b的一末端 可連接於陽極流道板101的入口 l〇la，其另一末端則密接於燃料流道 205a的末端205c。 再者’入口 206a與出口 206b可改採設置在第二板體205上，入口 206a與出口 206b分別連接於末端2〇5b與205c。 201138200 請配合參見第七圖，轉盤207係設置至少一個以上的磁性元件 207a，該些磁性元件207a係用於磁吸附磁性液體2〇3b ^磁性元件2〇?a 可採用永久磁鐵，且該些磁性元件2〇7a係均勻分佈設置在轉盤2〇7上。 上述底板202、第一板體203、防水薄膜204、第二板體205、以及 第三板體206可採行積層壓合技術手段而壓成密接一起，或是採行螺合 手段而螺緊一起。底板202的材質例如可選擇壓克力、金屬、硬質塑膠、 玻璃纖維的其令一種《第二板體2〇5與第三板體206的材質例如可選擇 壓克力、無磁性金屬、硬質塑膠、玻璃纖維的其中一種。第一板體2〇3、 防水薄膜204與第二板體205的材質選用要考慮能夠讓磁力通過的材 質。 上述設置於第一板體203的磁性液體流道203a的數量可採行係至 少一個以上。上述設置於第二板體205的燃料流道2〇5a的數量可採行 係至少一個以上。上述收容於第三板體206的轉盤207的數量可採行係 至少一個以上。上述馬達201的數量可採行係至少一個以上。 接著詳細說明本發明的直接曱醇燃料電池10，直接甲醇燃料電池 1〇乃包括：磁力式微幫浦20、陽極流道板1(U、第一集電片103、膜電 極組105、第二集電片107以及陰極流道板1〇9，上述該些組件係自上 而下堆疊一起。為了易於了解本發明起見’我們定義了模組1〇a,而模 組l〇a乃包括：陽極流道板1〇卜第一集電片1〇3、膜電極組105、第 二集電片107以及陰極流道板1〇9。茲分別詳細說明該些組件，如下内 文0 直接曱醇燃料電池10所使用的磁力式微幫浦20已在上文揭露，因 201138200 此不再重述。 陽極流道板101乃設置有陽極流道1〇lc、入口丨〇la以及出口 101b。甲醇溶液自入口 l〇la流入，而流經陽極流道1〇lc，最後自出口 101b流出。陽極流道板ιοί可採行習知相關技藝而製作。 第一集電片103與第二集電片107可採行習知相關技藝而製作，例 如採用具複數個鏤空孔動的網絡結構的金屬片。 膜電極組105可直接採用習知具質子交換膜的膜電極組，而膜電極 組105的設置數量並不以一個為揭限。 陰極流道板109乃設置有複數個通孔i〇9a，以讓空氣可流入至瞑 電極組105的陰極。陰極流道板1〇9可採行習知相關技藝而製作。再者， 陰極流道板109係可被具陰極流道之蓋板所取代。 上述的磁力式微幫浦20、陽極流道板1〇1 '第一集電片1〇3、膜電 極組105、第二集電片107以及陰極流道板1〇9，可採行積層壓合技術 手段而壓成密接一起，或是採行螺合手段而螺緊一起。 請參見第八圖，燃料槽30的曱醇溶液40通過入口 206a，而流入 至磁力式微幫浦20的内部。磁力式微幫浦2〇的馬達2〇1轉動而帶動轉 盤207的轉動。轉動中的轉盤207上的磁性元件2〇7a，乃沿著預定方 向且時間間隔地磁吸附磁性液體207b，而使得防水薄膜204沿著該預 定方向壓迫到部份燃料流道205a，進而壓迫到位於燃料流道内205a的 甲醇溶液，因此推動甲醇溶液的流動。位於磁力式微幫浦2〇内部的甲 醇溶液自出口 206b流出’而流入於陽極流道板ιοί的入口 1〇la，然後 流經陽極流道l〇lc，並且自出口 1〇lb流出，最後流回燃料槽3〇。 201138200 本發明的直接甲醇燃料電池由於使用特別設計的磁力式微幫浦，因 此使得小型化甚至於微型化的直接甲醇燃料電池乃更容易實現，此即為 本發明進步所在。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能用以限定本發明 可實施之範圍’凡熟悉於本技藝人士所簡可作變化祕飾，皆應視為不恃離 本發明之實質内容》 【圖式簡單說明】 第一圖顯示本發明直接甲醇燃料電池的立體圖。 第二圖顯示本發明直接甲醇燃料電池的分解圖。 第二圖顯不本發明應用於直接曱醇燃料電池的磁力式微幫浦的立體 圖。 第四圖顯示本發明應用於直接甲醇燃料電池的磁力式微幫浦的分解 圖。 第五A圖顯示本發明磁力式微幫浦的第—板體的結構圖。 第五B關示本發明第五A圖第_板體的具體實施例結構圓。 第六圖顯示本發明磁力式微幫浦的第二板體的結構分解圖。 第七圖顯示本發明磁力式微幫浦的第三板體的結翻。 第八圖顯示本發明直接甲醇燃料電池的應用狀態示意圖。 【主要元件符號說明】 10 直接甲醇燃料電池 !〇a 模組 9 rs] 201138200

20 磁力式微幫浦 30 燃料槽 40 甲醇溶液 101 陽極流道板 101c 陽極流道 101a 入口 101b 出口 103 第一集電片 105 膜電極組 107 第二集電片 109 陰極流道板 109a 通孔 201 馬達 201a 轉軸 202 底板 203 第一板體 203a 磁性液體流道 203b 磁性液體 2031 ' 2032 、 2033 204 防水薄膜 205 第二板體 205a 燃料流道 片體 10 201138200 205b、205c 末端 206 第三板體 206a 入口 206b 出口 207 轉盤 207a磁性元件

Claims (1)

1. 201138200 七、申請專利範圍： 1. 一種應用於直接甲醇燃料電池的磁力式微幫浦，包括： 一馬達，係用於轉動一轉盤； 一底板’係用於固設該馬達； 一第一板體，係堆疊在該底板上，以及係設置一磁性液體流道，其中該 磁性液體流道係用於密封一磁性液體； 一第二板體，係堆疊在一防水薄膜上，以及係設置一燃料流道； I 該防水薄膜’係夾置於該第一板體與該第二板體之間； ' 一第三板體，係堆疊在該第二板體上，以及係用於收容該轉盤，以及係 設置一入口與一出口，其中該入口的一端與該出口的—端係分別密封相通 於該燃料流道的兩末端’以及一甲醇溶液係自該入口流入而流經該燃料流 道然後由該出口流出； . 該轉盤，係設置至少一個以上的磁性元件，其中該些磁性元件係用於磁 吸附該磁性液體，而使得該薄膜壓迫到該部份燃料流道進而壓迫到位於該 Φ 燃料流道内的該曱醇溶液。 2·如申請專利範，1項所述之磁力式微幫浦，其中該磁性液體流道的數 量係至少一個以上，以及該燃料流道的數量係至少一個以上，以及該轉盤 的數量係至少一個以上，以及該馬達的數量係至少一個以上。 3.如申π專利範圍第丨項所述之磁力式微幫浦’其中該底板的材質係選自 -壓克力、—金屬、—硬f塑膠、—玻璃纖維的其中—種；以及該第二板 體與該第三板_材質係選自-壓克力無雜金屬…硬f塑膠、一 玻璃纖維的其中一種。 12 1 S1 201138200 4. 如申請專利_ i項所述之磁力式微幫浦，其中該底板、該第一板體 該防_、該第二板體、以及該第三__合-起，或係螺合一 起。 5. 如申請專機㈣丨撕述之磁力式鄕浦，其帽雖元件係一永 久磁鐵’且該些雖元件係均勻分佈設置在轉盤上。 6. 如申請專利第丨項所述之磁力績幫浦，其中該第—板體係由三片 —堆雜接喊，其中位於最上層㈣體與最τ層的片體分麻為一薄 φ 膜’以及位於中間層的片體係設置該磁性液體流道。 7. 如申請專利細第1項所述之磁力式微幫浦，其中該第三板體入口與出 口’係可改設置在該第二板體其找人口無出口分财接於雌料流道 的兩末端。 8. -種包含如中請專利範㈣1項所述之磁力式微幫浦的直接甲醇燃料電 池’包括：該磁力式微幫浦、一陽極流道板'一第一集電片、一膜電極組、 '一第二集電片、一陰極流道板，係自上而下堆疊一起。 齡 9.如申請專利範圍第8項所述之直接甲醇燃料電池，其中該陰極流道板， 係可被具陰極流道之蓋板取代。 10. 如申請專利範圍第8項所述之直接甲醇燃料電池，其中該磁力式微幫 浦、該陽極流道板、該第一集電片、該膜電極組、該第二集電片、該陰極 流道板，係積層麼合一起，或係螺合一起。 11. 如申請專利範圍第8項所述之直接曱醇燃料電池’其中該膜電極組，係 一具質子交換膜的膜電極組。 12. 如申請專利範園第8項所述之直接曱醇燃料電池，進一步包括一燃料 13 IS] 201138200 槽，係用於儲存一甲醇溶液，其中該燃料槽的一燃料出口係與該第二板 的入口連接，以及該第三板體的出口係與該陽極流道板的入口連接，以及 該陽極流道板的* π係與該燃料槽的i料出口連接。